Распыляемые полиуретановые пенопласты (SPF) приобрели популярность благодаря своим изолирующим свойствам и способности создавать воздушный барьер. 

Пластмассовый материал поставляется  в двух основных видах—[0.2-кг] 1/2-ф и [0.9-кг] 2-ф—оба из которых используются для изоляционных применений в  качестве барьеров в зданиях. Оба вида пенопластов могут способствовать управлению конденсацией внутри зданий, а также приносить пользу в области решения экологических проблем.

Справа показан 2-ф SPF, который может накладываться с множеством слоев для получения различной толщины для необходимых параметров теплосопротивления теплоизоляционного материала и эксплуатационных характеристик воздушного барьера.

Архитекторы/инженеры (A/E) должны понимать, в чем заключается различие между этими двумя пенопластами, а также то, который из них наилучшим образом подходит для реализации конкретного проекта. На первый вопрос ответить довольно просто, но для того, чтобы дать ответ на второй, потребуется более подробный анализ специфики использования каждого конкретного здания, типа конструкции, окружающей среды и прочих параметров общего характера. 

1/2-ф SPF относится к классу распыляемых полиуретановых пенопластов общего типа с массой от 6.4 кг/м3 до 9.6 кг/м3 (0.4 фунтов на куб. фут и 0.6 фунтов на куб. фут) при полном отверждении. При нанесении распылением на подложку пенопласт расширяется примерно в 150 раз по сравнению со своим первоначальным объемом для образования полужесткой неструктурированной пластмассы. Данный тип SPF обычно имеет значение теплосопротивления теплоизоляционного материала примерно 3.5 на 25.4 мм (1 д.), и, как правило, использует воду в качестве  вспенивающего вещества. Теплосопротивление теплоизоляционного материала показывает сопротивление тепловому потоку, чем выше теплосопротивление теплоизоляционного материала, тем выше изолирующие свойства материала. 

2-ф SPF, напротив, имеет массу от 24 кг/м3 до 32 кг/м3 (1.5 фунтов на куб. фут и 2 фунтов на куб. фут) при полном отверждении. Материал используется во внутренних применениях, он распыляется на подложку, прежде чем расшириться в 35 –50 раз по сравнению со своим первоначальным объемом, создавая жесткую пластмассу с пределом прочности при сжатии от  103.4 кПа до 172.4 кПа (15 фунтов на кв. дюйм и 25 фунтов на кв. дюйм). Этот SPF имеет (при старении) меру теплосопротивления теплоизоляционного материала около 6 на 25.4 мм (1 д.), и в нем используются HCFC (гидрохлорфторуглеводороды) или HCF (гидрофторуглеводороды) в качестве вспенивающих веществ.

Сходства распыляемых пенопластов

Как уже указывалось выше, у 1/2-ф и 2-ф SPF имеется целый ряд общих параметров. Более подробно эти общие свойства рассмотрены ниже.

Химические компоненты

Как 1/2-ф, так и 2-ф SPF создаются из смешанных систем полиольных смол, катализаторов, поверхностно-активных веществ, огнестойких веществ и вспенивающих веществ на стороне В с полимерным MDI (метилен дифенил диизоцианат) на стороне A. Различие между типами SPF заключается в том, как создаются их рецептуры, совсем так же, как пекарь может создавать десятки сортов хлеба с использование воды, дрожжей и различных сортов муки, так и создатель систем SPF создает несколько различных SPF из небольшого числа ингредиентов.

Герметизирующие параметры

Система воздушного барьера внутри оболочки здания является важным компонентом системы управления переносом влаги/тепла, а также сохранения структурной целостности здания. Из-за недостаточно адекватной системы воздушного барьера происходит протечка воздуха через отверстия, трещины и зазоры в оболочке здания. Полевой опыт показывает, что правильно установленный SPF может помочь существенно улучшить энергосбережение зданий при его использовании в качестве системы управления просачиванием воздуха и герметизацией. Поскольку 1/2-ф и 2-ф SPF наносятся в виде жидкости, они расширяются во всех направлениях, заполняя и эффективно герметизируя сотни трещин в стенах, потолках, углах, соединениях и проходках, которые в противном случае пропусками бы воздух.

Тепловые барьеры

Согласно всем строительным нормам и правилам вся пластмассовая изоляция из SPF должна иметь 15-минутный тепловой барьер, покрывающий изоляцию внутренних применений, если применение, для которого сделано исключение в нормах, не было утверждено должностным лицом, занимающимся строительными нормами. В этом случае разрешение должно быть основано на результатах проведенных полномасштабных испытаний на огнестойкость, необходимых для конкретной ситуации.

Подобно многим другим органическим материалам, распыляемые пенопласты воспламеняемы. Их рецептура создается с включением огнестойких веществ, способных препятствовать распространению пламени в соответствии с измерениями ASTM International E 84, Испытаний для выявления параметров поверхностного горения для стройматериалов, и других испытаний. Тем не менее, эти параметры распространения пламени используются только для изменения и описания свойств продуктов, реагирующих на воздействие теплоты и огня в контролируемых лабораторных условиях, они не отражают той опасности, которая имеется в условиях реального пожара.

В число общепринятых испытаний для теплового барьера и конструкций зданий входят:

• ASTM E 119, Стандартные методы испытаний для испытаний на огнестойкость для строительных конструкций и материалов;

• Underwriters Laboratories Inc. (UL) 1715, Испытание на огнестойкость материалов для внутренней отделки;

• UL 1040, Изолированная стеновая конструкция;

• FM Approval 4880, Класс I Изолированная стена или панели стены и крыши/потолка; Пластмассовые материалы для внутренней отделки; Пластмассовые панели внешней отделки; Системы покрытия стен/потолков; Системы внутренней или внешней отделки; и

• Национальная ассоциация по противопожарной защите (NFPA) 286, Методы испытаний на огнестойкость для оценки вклада внутренней отделки стен и потолка в распространение пожара в помещении.

Оба типа SPF могут хорошо функционировать на большинстве чердачных и кафедральных потолков без необходимости использования вентиляции (хотя следует следовать инструкциям производителя). Тем не менее, воздуховоды вентиляции могут поддерживать требуемую температуру более эффективно, поскольку они находятся в кондиционируемом пространстве.

Проблемы безопасности и здравоохранения

При погрузке/разгрузке, обработке и нанесении SPF следует соблюдать осторожность: необходимо прочитать данные по безопасности, предоставляемые производителями и поставщиками (MSDS), этикетки на продукции, инструкции по монтажу, а также следует выполнять все местные, федеральные и государственные законодательные акты и требования.  

На этапе применения распыляемого пенопласта создаются аэрозоли, которые могут нанести ущерб тому, кто наносит пену, а также тем, кто находится в непосредственной близости от работ с пенопластом. При нанесении следует надлежащим образом использовать предоставляемое устанавливающей компанией оборудование для индивидуальной защиты для того, чтобы избежать вдыхания паров и попадания жидких компонентов в глаза и на кожу. Следует также соблюдать осторожность для того, чтобы свести к минимуму риск для жителей здания в период выполнения работ с распыляемыми материалами.

Отвержденные SPF относительно инертны, они не создают проблем для людей, страдающих аллергией, или же обладающих чувствительностью к воздействию химических веществ. В зависимости от имеющейся вентиляции, ароматы и пары могут рассеиваться до не обнаруживаемых уровней в течение минут или часов после распыления.

В представленной выше конструкции навесной стены (CW), 2-ф SPF используется для изоляции внешней части здания, что позволяет исключить образование теплового моста, добавляя, в то же время, дополнительный барьер против проникновения волны во внутреннюю часть здания. Справа, 2-ф SPF используется для получения высоких значений теплосопротивления теплоизоляционного материала в ограниченном пространстве.

Определение различий между различными SPF

Несмотря на наличие одних и тех же свойств у 1/2-ф и 2-ф распыляемых полиуретановых пенопластов, именно те уникальный свойства, которые отличают отдельные типы SPF друг от друга, в конечном итоге, позволяют A/E выбрать подходящий материал для своего проекта на основе потребностей и приоритетов отдельной площадки.

Установка

1/2-ф SPF обычно наносится распылением с нужной толщиной за один прием, в то время как 2ф-SPF наносится распылением со слоем раствора от 12.7-мм до 38-мм (0.5-д. - 1.5-д.) до тех пор, пока не будет достигнута нужная общая толщина. Избыток пены можно легко удалить с помощью пилы или ножа, тем не менее, для большинства применений не нужно полной толщины, что обычно исключает необходимость подрезания. Так, например, SPF, нанесенные при толщине 51мм (2-д.) между  стойками 2x4, требуют минимального зазора на лицевой части стоек. Тем не менее, SPF, нанесенные на всю толщину стоек, потребуют дополнительного подрезания с помощью специального инструмента для подрезания.

Звукопоглощение

И 1/2-ф, и 2-ф SPF имеют свойства воздушного барьера, которые могут помочь уменьшить шум, проникающий извне в оболочку здания (т. е. шум от самолетов и уличного движения). Плотность пенопласта 1/2-ф SPF дает ему дополнительные свойства шумопоглощения, тем  не менее, ни один из этих пенопластов не в состоянии быть полностью эффективным в области  уменьшения вибрационного воздействия шума.

Проницаемость

У влаги есть два основных способа проникновения в/через оболочку здания: диффузия водяного пара и просачивание воздуха. Как уже отмечалось выше, прекрасные свойства воздушного барьера, которыми обладают 1/2-ф и 2-ф SPF, позволяют эффективно исключать просачивание, тем не менее, типы пенопласта различаются, когда дело доходит до диффузии из паровой фазы.

Чем выше проницаемость материала, тем быстрее может проходить водяной пар. Управление водяным паром внутри здания очень важно для предотвращения конденсации, образования плесени и последующего повреждения компонентов здания.  Существует два основных вида управления влажностью внутри зданий:

1. Конструкция ‘с непрерывным потоком’, которая позволяет пару проходит через компоненты  конструкции здания без конденсации.

2. Конструкция с замедлителем пара, который ограничивает доступ влаги в конструкцию здания в целом.

Проницаемость 1/2-ф SPF находится в диапазоне от 6 перм до 10 перм, при 76-мм (3-д.) толщине материала. Такая высокая проницаемость позволяет осуществлять довольно быструю диффузию водяного пара, поэтому этому материалу часто требуется элемент замедления пара в конструкции здания. В целом ряде случаев это может быть часть конструкции, и здесь не требуется никакого дополнительного материала замедлителя пара. (Когда его применение необходимо, он обычно используется на теплой части изоляции).

2-ф SPF обычно обладает проницаемостью менее, чем 1 перм при 76-мм (3-д.), и его можно использовать в конструкциях с непрерывным потоком без замедлителя пара. Исключение составляют ситуации, при которых имеется постоянное течение пара в одном направлении (т. е. закрытые бассейны и средства холодильного хранения), или же если имеется материал, замедляющий пар на охлажденной стороне конструкции.

Абсорбция воды

1/2-ф SPF имеет высокое содержание открытых ячеек (более 50 процентов), поэтому жидкая вода может проникать в пенопласт. И, напротив, у 2-ф SPF имеется высокое содержание закрытых ячеек (более 90 процентов), и пенопласт устойчив к влагопоглощению. В конструкции здания последний тип SPF обеспечивает барьерную защиту от воздействия дождя и прочих атмосферных явлений.

Истощение озонового слоя

Двадцать лет тому назад в 2-ф SPF в качестве вспенивающего вещества использовались CFC (хлорфторуглеводороды), но с тех пор было установлено, что у этих компаундов имеется существенный потенциал для разрушения верхнего озонового слоя атмосферы. В конце восьмидесятых годов промышленность перешла на использование вспенивающих веществ с низкими параметрами истощения озонового слоя, и поставщики распыляемых пенопластов сейчас осуществляют переход к использованию вспенивающих веществ с нулевым эффектом истощения озонового слоя. Этот переход должен быть завершен к 2005 г.

Для 1/2-ф SPF озоновый слой не является существенным соображением: пенопласт создается с использованием воды в качестве реактивного вспенивающего вещества, а это дает нулевое истощение озонового слоя атмосферы.

Примечания

Поскольку  рецептуры распыляемых пенопластов различаются у разных производителей, при  конкретном выборе пенопласта следует справиться со спецификацией поставщика для распыляемых пенопластов для того, чтобы понять, каковы их конечные свойства.

www.polymery.ru